BAB II TINJAUAN PUSTAKA
D. Proteksi Stator dan Rotor
2. Proteksi Rotor
Cara yang dapat digunakan untuk mendeteksi gangguan hubung tanah pada rotor adalah :
A. Metode potensiometer B. Metode injeksi AC C. Metode injeksi DC A. Metode Potensiometer
Skemenya dapat dilihat pada gambar (2.21) yang terdiri dari suatu resistor yang dihubungkan paralel dengan belitan medan. Titik tengah resistor dihubungkan ketanah melelui suatu rele tegangan. Bila terjadi suatu hubung singkat ke tanah pada belitan medan akan menghasilkan tegangan pada rele, tegangan maksimum terjadi jika gangguan terjadi pada ujung belitan.
Cara ini tidak mungkin untuk mendeteksi keseluruhan belitan rotor, karena masih mempunyai daerah mati yaitu pada titik tengah pada belitan.Untuk menolong daerah yang tidak terdeteksi ini, titik tap dari potensiometer diubah dengan pertolongan sakelar atau push button. Cara ini sangat sederhana dan biasanya rele di setting pada 50 % tegangan eksitasi yang diperlukan.
B. Metode Injeksi AC
Metode ini skemanya dapat dilihat pada gambar (2.22), yang dari transformator buntu, yang sekundernya dihubungkan diantara tanah dan salah satu sisi dari sirkuit medan, melalui suatu kapasitor dan kumparan rele. Jika terdapat gangguan dimanapun akan menyebabkan kenaikan arus yang dapat dideteksi rele.
Gambar 2.22. Proteksi hubung tanah rotor dengan metode injeksi AC
Kapasitor gunanya untuk membatasi besarnya arus dan menahan tegangan medan yang normal, dan mencegah pelepasan ( discharge ) dari transformator. Cara
ini mempunyai kelebihan dibandingkan dengan carapengguanaan potensioner yaitu tidak mempunyai daerah mati. Kerugiannya arus tetap mengalir ke tanah melalui kapasitansi dari belitan medan. Arus bisa mengalir ke bantalan mesin yang menyebabkan timbulnya erosi pada permukaan bantalan.
C. Metode Injeksi DC
Metode injeksi DC skemanya dapat dilihat pada gambar ( 2.23). Daya output DC dari nilai unit transformator akan membuat bias dari sisi positif sirkuit medan ke suatu tegangan negative yang relatif dengan tanah.
Gambar 2.23. Proteksi hubung tanah rotor dengan metode injeksi DC
Sisi negatif dari medan terdapat pada tegangan negatif yang lebih besar ketanah. Jadi suatu gangguan hubung singkat ke tanah pada setiap titik dalam belitanmadanakan menyebabkan arus negatif dari transformator penyearah. Arus ini
yang melalui kumparan rele sehingga rele bekerja.
1. Proteksi Hilangnya Penguatan Medan
Penguatan medan akan hilang pada suatu generator sinkron, jika terjadi gangguan pada rangkaian kumparan medannya misalnya terbuka atau terhubung singkat. Pada saat tegangan penguatan berubah menjadi nol, fluks magnet dalam generator perlahan-lahan turun dan daya reaktif yang dihasilkan turun. Bersamaan dengan itu putaran rotor naik, tegangan terminal perlahan-lahan turun.Setelah fluks magnetik hilang seluruhnya, daya reaktif masuk dari sistem jala-jala ke generator dan generator sinkron sekarang bekerja menjadi generator induksi, menghasilkan daya aktif, menyerap daya reaktif serta berputar di atas kecepatan sinkronnya. Bila sistem dapat memenuhi kebutuhan daya reaktif yang diperlukan, maka tegangan sistem tidak akan terganggu tetapi apabila tidak, maka tegangan akan turun dan kestabilan generator yang terhubung paralel akan terganggu.
Hilangnya penguatan medan dapat disebabkan oleh pembukaan sakelar medan atau pembukaan CB medan yang menyebabkan penurunan arus, tetapi karena arus penguatan minimum. Rele arus berkurang dengan penundaan waktu dapat dipakai untuk mendeteksi bila arus penguatan medan hilang. Rele arus berkurang (undercurrent relay) dengan penundaan sehingga tidak terjadi kesalahan operasi.
Gambar 2.24. Rele proteksi hilangnya penguatan medan dengan menggunakan rele arus kurang
Keterangan :
T1 = Instatenous pick – up
0,2 – 1 second delay on drop – off
T2 = 2 – 10 second delay on pick – up
Rele pengamanan lain yang dapat di gunakan untuk mengamankan gangguan hilangnya penguatan medan adalah releimpedansi, jenis rele mho yang mendeteksi perubahan reaktansi bila terjadi hilangnya penguatan medan. Rele mho diatur hanya jika hilangnyaeksitasi yang menyebabkan penurunan tegangan terminal.
Gambar 2.25.Rele hilangnya penguatan medan dan karakteristik sistem
Gambar diatas memperlihatkan karakteristik hilangnya penguatan medan dan karakteristik operasi dari mho pada diagram R-X.
2. Proteksi Putaran Lebih
Meskipun putaran generator tergantung dari putaran penggerak mulanya dan penggerak putaran mula sudah diatur dengan governor pengatur kecepatan, namun dapat terjadi governor mengalami kerusakan.
Bila suatu generator bekerja sendiri menanggung beban lebih dan tiba-tiba melepas bebannya karena suatu gangguan atau bila generator sedang bekerja paralel terlepas dari sistemnya maka pada generator tersebut akan terjadi putaranlebih.
Untuk generator yang bekerja sendiri, kelebihan putaran akan menyebabkan naiknya frekuensi dan nilai generator itu tidak di lengkapi dengan pengatur tegangan otomatis (AVR) maka kelebihan putaran dapat menaikkan tegangan generator.
Untuk mendeteksi kelebihan putaran pada generator di gunakan rele putaran lebih
(over speed relay).
A. Waktu Dan tempat
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Kegiatan penelitian guna menyusun tugas akhir ini di laksanakan di PLTA BILI-BILI. Kegiatan penelitian ini akan di laksanakan pada bulan September – Otober 2013.
B. Fokus Penelitian
Penelitian ini di fokuskan pada sistem proteksi generator PLTABILI-BILI Berdasarkan perhitungan hubung singkat.
C. Metode Penelitian
Menurut SuharsimiArikunto, metode penelitian di artikan sebagai cara yang di gunakan oleh peneliti dalam mengumpulkan data penelitiannya. Adapun metode yang di gunakan antara lain :
1. Wawancara
Metode wawancara atau sering di sebut juga dengan interviu adalah sebuah dialog yang di lakukan oleh pewawancara untuk memperoleh informasi dari terwawancara. Dalam hal ini pembimbing penelitian yang sudah ahli tentang sistem proteksi generator pada PLTABILI-BILI.
2. Observasi
Dalam pengertian psikologik, observasi atau yang di sebut juga pengamatan adalah kegiatan pemusatan perhatian terhadap suatu objek dengan
dengan cara mengukur langsung objek yang di teliti dengan menggunakan alat ukur.
3. Dokumentasi
Metode literature atau dokumentasi adalah dengan menggunakan tulisan sebagai sumber penelitian untuk mencari dan mendapatkan data-data atau bahan dalam penelitian skripsi ini, misalnya yang di dapat dari buku-buku penunjang, dokumen, artikel-artikel, literature-literatur lain baik dari pembimbing penelitian maupun dosen pembimbing skripsi selain itu juga dengan mendownload dari internet.
D. Analisis Data
Penelitian yang di lakukan termasuk kedalam penelitian komparasi non hipotesis yaitu mengadakan komparasi status fenomena dengan standarnya.Adapun data yang diperoleh digunakan untuk mengetahui sistem kerja proteksi generator pada PLTA BILI-BILI. Berdasarkan pada rumusan masalah yang telah diajukan dalam proposal penelitian, maka pengolahan data yang diperoleh dari penelitian ini digambarkan sebagai berikut :
1). Melihat langsung alat proteksi pada generator PLTABILI-BILI.
2). Membandingkan alat yang ada dengan penjelasan teori alat proteksi generator tersebut.
BAB IV
HASIL PENELITIAN
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Bili-bili terletak di desa Malino, Kecamatan Bonto Marannu, Kabupaten Gowa, Sulawesi selatan sekitar 30 KM sebelah Selatan Kota Makassar.
PLTA Bili-Bili merupakan pembangkit listrik tenaga air tipe run Of river yaitu dengan membendung aliran sungai jene berang. PLTA Bili-Bili mempunyai dua unit generator dengan kapasitas masing-masing 6.800 KVA dan 16.100 KVA dengan tegangan 11 KV yang disalurkan melalui jaringan transmisi 150 KV dengan demikian total daya pembangkitan sebesar 22.900 KVA yang dipergunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik wilayah Sulawesi Selatan.
Setiap generator memiliki jam operasinya dari setiap primer mover adalah 45.000 jam (sekitar 5 Tahun). Dan setelah melewati waktu tersebut maka penggerak mula harus di Overhoul. Yang disebut Overhoul adalah memeriksa keadaan generator dengan tujuan untuk menjaga agar tiap generator senantiasa dalam keadaan kondisi operasi yang stabil dan mantap sehingga pelayanan daya listrik ke pusat beban dapat terjaga dengan baik atau normal.
X’’
A. Tinjauan Sistem Proteksi Generator Pada PLTA BILI-BILI 1. Data-Data Generator PLTA BILI-BILI
- Type/jenis = TAKL - Jumlah Unit = 2 Unit
- Kapasitas/unit = 6.800 KVA dan 16.100 KVA - Tegangan = 11 KV
- Arus = 3,674 A - Frekuensi = 50 HZ - Power Factor = 0,85 lagging - Putaran = 500 Rpm - Konstanta Mesin =
= 0,168 Pu
= 0,177 Pu
= 0,109 Pu - Tahanan Pentanahan = 13,5 Ω 2. Data-Data transformator arus
- Type/jenis = Out Door - Kapasitas = 70 mva - Frekuensi = 50 HZ
- Tegangan = 11 kv / 150 kv
3. Data-Data Rela Proteksi pada PLTA BILI-BILI 1. Untuk gangguan hubungan singkat
- Rele Ratio Differential Relay - Type M – 3425 A
- Range 3,2 – 8,7 Ampere - Setting 10% Slope - Frekuensi 50 HZ 2. Untuk gangguan Arus lebih
- Rele Over Current Relay - Type K 10, cp
- Range 2 – 8 Ampere - Setting 5 Ampere - Frekuensi 50 HZ 3. Untuk Tegangan
- Rele Voltage Relay - Type KIV – KP - Range 70 – 110 V - Setting 90 V - Frekuensi 50 HZ 4. Untuk Ground Power
- Rele Ground Power Relay - Type KEG, GFP
- Setting 0,0590 A
( ) = His
endi ks arus gangguan hubungan
( ) =
B. Perhitungan Arus Hubungan Singkat Pada Generator 1. Gangguan Hubungan Singkat Tiga Fasa
Gangguan hubungan 3 fasa dapat dihitung dari persamaan : I’’ = Kx
Dari App singkat 3 fase simetris diperoleh:
I
I
=
( ) =
2. Gangguan Hubungan Singkat I Fase ke tanah
Untuk menghitung gangguan hubung singkat 1 fase ke tanah di gunakan
38
3. Gangguan Hubung Singkat 2 Fasa ke Tanah
Untuk menghitung gangguan hubung singkat dua fasa ke tanah digunakan
+ a2
10 <
Ia
Untuk menghitung arus hubung singkat 2 fasa digunakan persamaan : Ir = Ib = Ic
Ia = ; 0 = Ia1 = -Ia2 Ia1 =
=
= 2,898 < -90o = 2,898 Ia2 = 2,898 = 2,898 < -90o
Sehingga besar arus hubung singkat 2 fasa adalah : If = Ib = a2Ia1 + a2Ia1 +Ia0
= 1 < 240 (2,898 < -90) + 1 < 120 (2,898 < -90) + 0
= 2,898 < 150 + 2,898 < 21,0 + 0
= -2,509 + J1,449 + (-2,509 – J1,449)
= -5,018 = 5,018 < 180o PU
If Sebenarnya = 5,018 x 367,404 = 1,843.633 A = 1,843 KA
C. Analisis Setting Rele Proteksi Generator PLTA BILI - BILI
Pada bagian ini akan dibahas mengenai setting rele proteksi yang terdapat pada PLTA BILI – BILI. Rele yang akan dibahas hanya rele yang mendeteksi gangguan hubung singkat dan gangguan arus lebih.
Adapun rele – rele proteksi yang dibahas pada penulisan ini adalah : 1. Percentage Differential Relay
2. Over Current Relay
1. Percentage Differential Relay
Relay Percentage Differential Generator digunakan untuk mengamankan belitan generator terhadap hubung singkat yang mungkin terjadi. Relay proteksi ini menggunakan tipe M – 3425 A dan daerah setting rele ini pada operasi 0–5 A.
Relay proteksi tersebut disetting pada 10%
= I Atau dalam besaran sudut dinyatakan dengan
Dimana :
, generator. Sedangkan Persentase diferensial relay berfungsi sebagai relay utama.
Relay proteksi ini menggunakan tipe K 10 CP. Daerah penyetelan detting relay ini 2 – 6 Amper dengan setting 5 Amper.
x 330,6
a. Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa
Karena relay ini digunakan sebagai relay bantu, maka untuk menghitung arus hubung singkat tiga fasa cukup digunakan reaktansi sub-peralihan tidak termasuk komp rus hububung singkat tiga fasa tersebut adalah sebesar 2,18679 Ampere, sedangkan setting over current relay sama dengan 5 Ampere maka relay tidak bekerja.
b. Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa
Besar gangguan hubung singkat dua fasa adalah sebesar 1843 Ampere, Sehingga arus settin r dalam kumparan relay adalah :
Ir = If x
= 1843 x
= 1,843 Ampere
x If 1φ
Untuk gangguan hubung singkat dua fasa yang mengalir dalam kumparan rele sebesar 1,843 Ampere. Sedangkan Seting over current relay sama dengan 5 ampere jadi rele tidak bekerja.
c. Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa Ke tanah
CT yang digunakan untuk rele ini dengan perbandingan 5000/5 maka untuk hubung singkat satu fasa ke tanah arus yang mengalir dalam kumparan relay adalah :
d. Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa Ke Tanah
CT yang digunakan untuk rele ini dengan perbandingan 5000/5 maka hubung singkat dua fasa yang mengalir dalam kumparan rele adalah :
Ir =
= 87 A
= 1,982 Ampere
Berdasarkan arus gangguan dua fasa ketanah sebesar 1982,87 Ampere, maka arus yang mengalir dalam kumparan rele sebesar 1,9982 Ampere. Dalam setting rele sebesar 5 Ampere maka rele tidak bekerja, jadi hubung singkat
dua fasa tidak terdeteksi.
BAB V PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Rele diferensial yang di gunakan adalah 10% di mana hasil perhitungan 6,8% jadi rele tidak trip.
2. Over Current Relay yang terpasang 5 Ampere, sedangkan hasil perhitungan sebesar 3,30 Ampere, jadi relay tidak trip.
3. Untuk hubung singkat 3 fasa arus yang mengalir dalam kumparan rele sebesar 2,186 Ampere, sedangkan setting yang terpasang 5 Ampere, jadi rele tidak dapat trip.
4. Untuk hubung singkat 2 fasa arus yang mengalir dalam kumparan rele sebesar 18,43 Ampere, Sedangkan setting yang terpasang 5 Ampere, jadi rele dapat bekerja.
5. Untuk hubung singkat 2 fasa ke tanah arus yang mengalir dalam kumparan rele sebesar 1,982 Ampere, Sedangkan setting yang terpasang 5 Ampere, jadi rele tidak trip.
6. Hubung singkat fasa ke tanah arus yang mengalir dalam kumparan sebesar 0,184 Ampere, sedangkan setting yang terpasang 5 Ampere, jadi rele tidak dapat mendeteksi.
B. Saran – Saran
1. Untuk menghindari kerusakan pada peralatan sebaiknya penggunaan pengaman lebih di tingkatkan.
2. Untuk penyempurnaan penelitian ini sebaiknya di lakukan penelitian secara praktek percobaan / experiment, sehingga dapat di peroleh perbandingan analisis secara teori dengan secara praktek percobaan.
3. Agar penelitian ini bisa memberikan hasil yang lebih teliti dan akurat, maka di butuhkan ketersediaan peralatan yang lebih lengkap dan bagus.
DAFTAR PUSTAKA
A. Arismunandar, M.A.Sc, Dr. Kuswuhara, Dr. Teknik Tenega Listrik, Jilid I dan II, Penerbit PT. Paramita Jakarta, 1997.
Fitzgerald, Charles Kingsley, Jr dan Stephen D-Umnas.Mesin-mesin Listrik.
Penerbit Erlangga, Jakarta.
Gec.AlshtonMensurements Limited, Protective Relays Aplication Guide, Third Edition, England, Jakarta, 1987.
Hutahuruk, Pengetahuan Netral Sistem Tenaga Dan Pengetahuan Peralatan, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1991.
S.L. Bahtia, Electrical Engineering, Khana Publishers, Dehlia 0110006, 1089.
William D. Stevevenson, Ir. Analisis Sistem Tenaga Listrik, Edisi Keempat, Penerbit Erlangga Jakarta,1984.
Zuhal, Dasar Tenaga Listrik, Penerbit Institut Teknologi Bandung (ITB) 1986.